第2351期：今日Cell：抢夺膳食抗氧化剂，胃肠道细菌有何利器？
本期话题：氧化还原调控，药物成瘾，肥胖，菌群代谢物，中风，胰腺炎，膳食多糖，致病菌，血液病，1型糖尿病
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2022年11月08日

Cell：胃肠道细菌抢夺膳食抗氧化剂的新机制

Cell [IF:64.5]
① 幽门螺杆菌（Hp）自身不生成低分子量硫醇（生命体必需的一类小分子抗氧化剂），但代谢组学分析表明Hp细胞内含有麦角硫因（EGT，一种源自饮食的低分子量硫醇）；② Hp通过表达一种ABC转运体EgtUV，摄取宿主体内的EGT，从而抵抗中性粒细胞释放的氧化性抗菌物质次氯酸，为Hp提供定植优势；③ 肠道微生物中广泛存在EgtUV同系物，并能摄取EGT；④ 人类粪便菌群可以代谢EGT，部分菌群代谢EGT可产生三甲胺（疾病相关代谢物TMAO的前体分子）。
【主编推荐语】低分子量（LMW）硫醇是生命体（包括微生物）维持胞内氧化还原平衡所必需的一类小分子抗氧化剂，比如谷胱甘肽就是真核生物合成的LMW硫醇。然而，一些在宿主体内定植的细菌，包括胃部致病菌幽门螺杆菌（Hp），却缺乏LMW硫醇的生物合成途径。Hp如何在不生成LMW硫醇的情况下维持其胞内氧化还原平衡，其机理仍然不明。Cell最新发表了一项来自耶鲁大学团队的研究，发现Hp表达一种新型ABC转运体，并通过该转运体摄取宿主胃肠道中富含的一种来自饮食的LMW硫醇——麦角硫因（EGT），从而维持细菌自身的氧化还原稳态。进一步分析表明，这一机制可能在胃肠道细菌中普遍存在，且可能对宿主生理和健康造成影响。（@mildbreeze）
A microbial transporter of the dietary antioxidant ergothioneine
2022-11-07, doi:10.1016/j.cell.2022.10.008
延伸阅读： 【中国生物技术网】 【Cell】
氧化还原调节 ABC转运因子 饮食-宿主-菌群互作 麦角硫因 膳食抗氧化剂 三甲胺 幽门螺杆菌 Daniel G Dumitrescu Stavroula K Hatzios
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Cell子刊：肠道菌群如何影响可卡因成瘾行为

Cell Host and Microbe [IF:30.3]
① 使用鼠柠檬酸杆菌或γ-变形杆菌共生大肠杆菌HS定植的小鼠作为模型，发现可卡因暴露会增加肠道去甲肾上腺素水平和小鼠对肠道病原体的易感性；② 定植的小鼠表现出可卡因诱导行为的增强，且对可卡因的反应增强是由γ变形杆菌定植而不是炎症驱动的；③ γ-变形杆菌定植诱导的肠道代谢变化影响可卡因诱导的行为和大脑中的信号通路；④ 甘氨酸水平调节宿主对可卡因诱导行为的易感性，γ-变形杆菌可消耗甘氨酸，进而调节宿主对可卡因的反应。
【主编推荐语】肠道菌群与多种神经心理学结果相关，包括药物使用障碍（SUD）。Cell Host and Microbe近期发表的文章，证明可卡因暴露会增加肠道中的去甲肾上腺素，从而促进变形杆菌的定植。肠道菌群向变形杆菌的转变导致宿主甘氨酸的消耗，反过来促进了小鼠可卡因诱导的成瘾行为。（@章台柳）
Gut colonization by Proteobacteria alters host metabolism and modulates cocaine neurobehavioral responses
2022-11-01, doi:10.1016/j.chom.2022.09.014
延伸阅读： 【Science Signaling】 【Medical Xpress】
肠道-神经 可卡因成瘾 变形杆菌 代谢 Santiago Cuesta Vanessa Sperandio
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中国农业大学：丰富的环境微生物重塑小鼠肠道菌群，抵抗毒死蜱引起的肥胖

Environmental Pollution [IF:8.9]
① 构建模拟林地土壤和饲养场的微生物丰富的环境，将小鼠置于其中，并暴露于有机磷农药毒死蜱(CPF)；② 相比于对照组，微生物丰富的环境能有效地调节由CPF诱导的小鼠肠道菌群失衡， 表现为乳酸菌丰度的增加；③ 微生物丰富的环境可增加Foxp3和IL-10的表达从而改善肠道免疫系统，上调IL-22和肠道紧密连接蛋白的表达从而减轻肠道屏障的损伤；④ 微生物丰富的环境能有效地保护小鼠对抗CPF诱导的肥胖，该效应可通过粪菌移植传递。
【主编推荐语】健康的微生物群丰富的环境会促使微生物群发生变化，从而影响人类健康。中国农业大学的王鹏团队在Environmental Pollution发表文章，发现微生物群丰富的环境通过重塑肠道菌群、改善肠道生态系统和防止肠上皮泄漏，来减轻外源性化学物质引起的健康风险。（@章台柳）
A microbiome abundant environment remodels the intestinal microbiota and improves resistance to obesity induced by chlorpyrifos in mice
2022-10-15, doi:10.1016/j.envpol.2022.120415
环境污染 环境微生物 毒死蜱 肥胖 Peize Li Peng Wang
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中国药科大学：支链氨基酸积聚会影响缺血性卒中的发生?

British Journal of Pharmacology [IF:7.3]
① 利用缺血/再灌注（I/R）、伪无菌和粪菌移植小鼠模型，评价肠道菌群及其代谢产物在缺血性卒中（IS）发生和治疗中的作用；② IS患者和I/R大鼠均有显著的支链氨基酸（BCAA）积聚，这与肠道菌群失调和IS发生发展密切相关；③ 瑞士乳杆菌和短乳杆菌被鉴定为受I/R模型和处理影响最大的物种，其定植表现出显著的神经保护活性，并可显著地减少BCAA的积累；④ BCAA的积聚通过激活AKT/STAT3/NF-kB信号通路，进而加重小胶质细胞诱导的神经炎症。
【主编推荐语】卒中（俗称“中风”）具有发病率高、致残率高、死亡率高和复发率高的“四高”特点，由不同原因造成脑部血液循环障碍性疾病。尽管越来越多的证据表明，脑和肠道的双向交流与各种复杂疾病的发生密切相关，但目前关于肠道菌群对缺血性卒中（IS）风险的影响还很有限。近日，中国药科大学梁艳及团队在British Journal of Pharmacology发表最新研究，发现缺血/再灌注小鼠及IS患者会出现支链氨基酸（BCAA）积聚，瑞士乳杆菌和短乳杆菌是受IS影响最大的物种，其定植表现出显著的神经保护活性。BCAA的积聚会激活相关信号通路，加重小胶质细胞诱导的神经炎症。总之，该研究表明肠道菌群及其代谢产物在IS的发生中起关键作用，也为未来靶向菌群有效干预IS提供了新思路。（@九卿臣）
Aberrant BCAA Accumulation along the Microbiota-Gut-Brain Axis:Crucial Targets Affecting the Occurrence and Treatment of Ischemic Stroke
2022-10-01, doi:10.1111/bph.15965
支链氨基酸 缺血性中风 研究论文 基础研究 肠道菌群及其代谢物 粪菌移植 卒中 Jiajia Shen Huimin Guo Shijia Liu Yan Liang
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哈医大一院：肠道菌群代谢物烟酰胺单核苷酸缓解急性胰腺炎

British Journal of Pharmacology [IF:7.3]
① 对急性胰腺炎（AP）小鼠给予来自健康小鼠的粪菌移植（FMT），可缓解AP严重程度，并改善肠道菌群紊乱；② FMT治疗促进菌群代谢物烟酰胺单核苷酸（NMN）产生，并增强胰腺中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的生物合成；③ 菌群来源的NMN通过增加胰腺NAD+水平缓解AP；④ NAD+依赖的线粒体去乙酰化酶（SIRT3）使得过氧化物酶PRDX5去乙酰化并增强其蛋白表达，进而缓解AP；⑤ FMT诱导的NMN激活AP中的SIRT3-PRDX5通路；⑥ NMN水平或可预测AP患者的严重程度。
【主编推荐语】急性胰腺炎（AP）引起的肠道菌群失调会加剧胰腺损伤和全身炎症反应。通过粪菌移植缓解肠道菌群失调被认为是减少许多临床疾病中组织损伤和炎症的潜在策略。近期，哈尔滨医科大学第一附属医院孙备、李乐及团队在British Journal of Pharmacology上发表研究文章，旨在研究肠道菌群和代谢物烟酰胺单核苷酸对AP的影响，并进一步阐明与胰腺损伤和炎症相关的机制。（@RZN）
Gut microbiota-derived nicotinamide mononucleotide alleviates acute pancreatitis by activating pancreatic SIRT3 signalling
2022-11-02, doi:10.1111/bph.15980
烟酰胺单核苷酸 急性胰腺炎 研究论文 Li-Wei Liu Yu Xie Guan-Qun Li Le Li Bei Sun
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国内团队：山药多糖或通过肠道菌群的发酵发挥抗炎作用

Food Chemistry [IF:8.8]
① 山药多糖（CYP）不能被体外模拟胃液消化，在模拟肠液中仅少部分分解；② 体外粪便发酵中，CYP被降解成游离的葡萄糖和甘露糖，并被肠道菌群利用生成乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸；③ CYP体外粪便发酵过程中，粪便中菌群多样性增加，菌群结构改善，双歧杆菌属和巨球型菌属相对丰度增加，志贺菌属相对丰度下降；④ 在Caco-2/Raw264.7细胞共培养的模拟肠炎模型中，CYP发酵产物显著抑制脂多糖诱导的炎症因子表达，恢复紧密连接蛋白表达。
【主编推荐语】多糖广泛存在人类的日常膳食中，大多数不能被胃肠道中的酶直接消化，而是进入大肠后被肠道共生菌利用。山药是广泛种植的根茎作物，具有丰富的药理活性。多糖是山药中重要的生物活性物质，被认为具有抗炎和免疫调节功能，但其在胃肠道内的作用机制尚不明确。广东省农业科学院张名位、中国农业科学院王凤忠及其团队近日在Food Chemistry发表最新研究文章，发现山药多糖及其肠道发酵产物通过与肠道菌群相互作用，改善菌群结构、增加短链脂肪酸生成而发挥抗炎作用，或可用于辅助肠炎患者的抗炎治疗。（@芥末）
Gut microbial fermentation promotes the intestinal anti-inflammatory activity of Chinese yam polysaccharides
2022-09-16, doi:10.1016/j.foodchem.2022.134003
山药多糖 体外胃肠道消化与发酵模型 肠道菌群及其代谢物 抗炎 体外实验 研究论文 Yajuan Bai Yue Zhou Fengzhong Wang Mingwei Zhang
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“腔内管型”，一种有效封装致病菌的免疫调节机制

PNAS [IF:11.1]
① 采用大肠杆菌Nissle定植悉生小鼠进行微生物基因筛选，挖掘T细胞受肠道共生菌影响的机制；② 发现荚膜合成基因的丢失会损害肠道ROR γ + T细胞的克隆扩增和分化；③ 无荚膜突变体仍能诱导物种特异性IgA，并被其高度包被；④ 体外实验中仍可触发髓系细胞反应并有效破坏上皮细胞；⑤ 但无荚膜突变体大多被吞噬在由髓系细胞外渗肠腔组成的大团块中，也就是“腔内管型”；⑥ 有害微生物在肠腔管型中的隔离结合IgA包被或可减少免疫系统的过度暴露。
【主编推荐语】PNAS最新发表的文章，提出一个宿主与共生菌互作的模型，其中下游免疫反应可以受机体产生的免疫/物理屏障调节。（@好雨）
Sequestration of gut pathobionts in intraluminal casts, a mechanism to avoid dysregulated T cell activation by pathobionts
2022-10-06, doi:10.1073/pnas.2209624119
腔内管型 ROR γ + T细胞 研究论文 Martina Sassone-Corsi Christophe Benoist
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黏液-细菌相互作用对ETEC致病性的影响及其与人体肠道菌群的相互作用

NPJ Biofilms and Microbiomes [IF:9.2]
① 利用TNO胃肠道模型模拟人类上胃肠道 (GI) 道的物理化学条件，发现粘蛋白能维持产肠毒素大肠杆菌（ETEC）生长，使其更好地应对GI压力，且ETEC对黏蛋白和分泌黏液的肠道细胞有趋向性；② Caco2/HT29-MTX单独/共培养模型中，粘液分泌细胞有利于ETEC黏附和毒力基因的表达，但不妨碍甚至促进IL-8的诱导；③ 在模拟的复杂肠道微生物背景下，粘膜表面不利于ETEC定植，而ETEC感染影响黏蛋白相关微生物群多样性。
【主编推荐语】肠道粘液层在人类健康中具有双重作用，即可维持肠道菌群稳定，也可做为抵抗肠道病原体的物理屏障，然而目前肠道病原体和粘液层间的关系尚未得到充分认识，尤其是对产肠毒素大肠杆菌(ETEC)致病性的影响。近日，发表在NPJ Biofilms and Microbiomes上的这篇文章，通过体外模拟人类消化环境，研究粘液微环境在ETEC菌株H10407病理生理学各个方面的影响，包括其存活、粘附、毒力基因表达、白细胞介素8的诱导以及与人类粪便菌群的相互作用。总之，本研究使用多靶点体外方法，支持粘液在ETEC病理生理学中发挥的主要作用，为新治疗策略的设计开辟了道路。（@圆圈儿）
Role of mucus-bacteria interactions in Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) H10407 virulence and interplay with human microbiome
2022-10-20, doi:10.1038/s41522-022-00344-6
肠道黏液层 致病菌 宿主-微生物互作 产肠毒素大肠杆菌 Thomas Sauvaitre Lucie Etienne-Mesmin Stéphanie Blanquet-Diot
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真性红细胞增多症患者的肠道菌群有何特征？

Blood Advances [IF:7.5]
① 纳入102例真性红细胞增多症患者（PV）与42名健康人（HC），16S测序探究两组间肠道菌群差异；② PV患者肠道菌群α多样性更低，厚壁菌门和普雷沃氏菌属丰度显著降低，拟杆菌属丰度显著增高；③ 不同治疗组（干扰素、羟基脲、无治疗、干扰素联合鲁索利替尼）患者菌群组成也存在差异，相比干扰素治疗组，无治疗组和联合治疗组患者肠道中拟杆菌属丰度更高；④ 相比其他治疗组，接受干扰素治疗患者肠道拟杆菌属丰度较低，其菌群结构与HC更相似。
【主编推荐语】真性红细胞增多症（PV；简称真红），是一种造血干细胞疾病，以JAK2V617F突变或JAK2 12号外显子突变导致的红系增生为主伴有粒系和巨核系均增生为主要特征的慢性骨髓增殖性疾病。肠道菌群已经报道和多种疾病有关，但目前关于探究PV患者肠道菌群特征的研究仍很有限。近日，丹麦研究人员在Blood Advances发表最新研究，通过比对102例PV患者与42名健康人肠道菌群，发现PV患者alpha菌群多样性以及厚壁菌门和普雷沃氏菌属丰度较低。此外，不同治疗方式（干扰素、羟基脲、无治疗、干扰素联合鲁索利替尼）对PV菌群组成也有影响，相比其他治疗组，接受干扰素治疗患者肠道拟杆菌属丰度较低，其菌群结构与HC更相似。总之，该研究为揭示PV患者菌群特征奠定了基础，也为未来通过靶向肠道菌群干预PV提供了新思路。（@九卿臣）
The Gut Microbiota in Patients with Polycythemia Vera is Distinct from that of Healthy Controls and Varies by Treatment
2022-10-19, doi:10.1182/bloodadvances.2022008555
血液病 肠道菌群特征 研究论文 基础研究 治疗手段 临床对照实验 真性红细胞增多症 Christina Schjellerup Eickhardt-Dalbøge Hans Carl Hasselbalch Xiaohui Chen Nielsen Jens Jørgen Elmer Christensen
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无麸质饮食引起的肠道菌群变化与T1D儿童β细胞功能丧失无关

Diabetologia [IF:8.2]
① 本实验纳入45名最近被诊断为1型糖尿病的儿童，使用无麸质饮食（GFD）进行非随机干预试验，试验跨度12个月；② GFD干预后，肠道菌群多样性未改变，菌群组成发生变化（双歧杆菌属减少3.3倍、罗氏菌属增加2.4倍），但这些变化与β细胞能力丧失的速度无关；③ GFD干预后，粪便中代谢组和肠道通透性均无显著变化；④ 先前在新诊断1型糖尿病儿童中观察到GFD对β细胞的适度保护作用并非通过肠道菌群介导。
【主编推荐语】在儿童1型糖尿病发病后不久引入的无麸质饮食可以保护β细胞功能，Diabetologia发表最近研究，针对肠道菌群在该过程中的作用进行探究。临床试验数据揭示肠道菌群虽受到无麸质饮食的影响，但其变化与T1D儿童胰岛β细胞功能丧失无关。这可能对未来T1D的治疗研究产生影响，并强调需要关注其他可能的机制。（@RZN）
Changes in the gut bacteriome upon gluten-free diet intervention do not mediate beta cell preservation
2022-10-04, doi:10.1007/s00125-022-05805-3
无麸质饮食 β细胞功能 研究论文 医学研究 以人为对象的临床试验 T1D 肠道菌群 Vit Neuman
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